DE3883256T2 - DEVICE AND METHOD FOR ATOMIZING LIQUIDS, IN PARTICULAR MELTED METALS. - Google Patents
DEVICE AND METHOD FOR ATOMIZING LIQUIDS, IN PARTICULAR MELTED METALS.Info
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zerstäuben von Flüssigkeiten, vorzugsweise Metallschmelzen, durch Zerlegen eines vorzugsweise vertikalen Abstichstrahls der Flüssigkeit mittels vorzugsweise harizontalen Fluidstrahlen aus Gas oder Flüssigkeit. Die Erfindung betrifft gleichfalls eine Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens.The present invention relates to a method for atomizing liquids, preferably metal melts, by breaking up a preferably vertical jet of liquid by means of preferably horizontal fluid jets of gas or liquid. The invention also relates to a device for carrying out the method.
Beim Zerstäuben von Flüssigkeiten durch Zerlegung mittels eines Gases oder einer Flüssigkeit werden extrem kleine Partikel innerhalb bestimmter Größenintervalle erhalten, wobei diese Intervalle beträchtlich sein können.When liquids are atomized by decomposition using a gas or liquid, extremely small particles are obtained within certain size intervals, which can be considerable.
Diese bekannten Verfahren können für die meisten Arten von Flüssigkeiten verwendet werden. Sie werden aber in erster Linie zum Herstellen von Pulver aus Metallschmelzen verwendet, wobei ein Gas, beispielsweise Stickstoff oder Argon, als Zerstäubungsmedium verwendet wird. Auf diese Weise hergestelltes Pulver wird häufig als inert hergestelltes Pulver bezeichnet und ist durch seinen geringen Sauerstoffgehalt und seine sphärische Form gekennzeichnet.These known processes can be used for most types of liquids. However, they are primarily used to produce powder from molten metals using a gas, such as nitrogen or argon, as an atomizing medium. Powder produced in this way is often referred to as inert powder and is characterized by its low oxygen content and spherical shape.
Pulvermetallurgische Verfahren, die inert hergestelltes Pulver verwenden, treffen auf verschiedene Probleme betreffend die Größe der Pulverpartikel und/oder ihre Größenverteilung.Powder metallurgy processes using inertly produced powder encounter various problems regarding the size of the powder particles and/or their size distribution.
Heutzutage sind feinere und/oder engere Fraktionen inert hergestellten Pulvers für viele Anwendungen wünschenswert. Ein solches Pulver wird herkömmlicherweise durch Klassieren einer gröberen Fraktion erhalten, was geringe Ausbeuten ergibt, oder aber durch Zerstäubungsverfahren, die extreme Gasflüsse und -drücke verwenden. Aufgrund seiner hohen Kosten wird dieses Pulver nur in begrenztem Umfang verwendet.Today, finer and/or narrower fractions of inertly prepared powder are desirable for many applications. Such powder is traditionally obtained by classifying a coarser fraction, which gives low yields, or by atomization processes that use extreme gas flows and pressures. Due to its high cost, this powder is used only to a limited extent.
Typische Fraktionen nicht klassierten Pulvers, das durch eine Anzahl herkömmlicher Verfahren hergestellt ist, sind: 0 - 300 my, 0 - 500 my, 0 - 1000 my. Die durchschnittliche Partikelgröße in diesen Fraktionen beträgt jeweils 80, 110 und 120 my.Typical fractions of unclassified powder produced by a number of conventional processes are: 0 - 300 my, 0 - 500 my, 0 - 1000 my. The average particle size in these fractions is 80, 110 and 120 my respectively.
Es ist problematisch, die Partikelgröße und den breiten Streubereich der Partikelgröße im fertigen Pulver zu annehmbaren Kosten zu reduzieren.It is difficult to reduce the particle size and the wide range of particle sizes in the finished powder at an acceptable cost.
Nachfolgend wird eine Anzahl von pulvermetallurgischen (PM) Verfahren beschrieben, die die erforderlichen oder bevorzugten Pulvergrößen und -fraktionen zeigen, die mittels der vorliegenden Erfindung erreicht werden können.A number of powder metallurgy (PM) processes are described below, demonstrating the required or preferred powder sizes and fractions that can be achieved by means of the present invention.
PM-Verfahren, bei denen Erzeugnisse in nahezu fertiger Form durch heißes isostatisches Pressen ohne nachfolgende Wärmebehandlung erhalten werden:PM processes in which products in almost finished form are obtained by hot isostatic pressing without subsequent heat treatment:
Etablierte Verfahren sind heutzutage von begrenztem Wert, wenn es um das Erreichen hoher Dauerfestigkeitswerte geht, da die Dauerfestigkeit in der Regel durch die größten nichtmetallischen Einschlüsse in dem Material bestimmt wird. Die Verunreinigungen rühren von der Pulverherstellung her und können nur dadurch mit Sicherheit vermieden werden, daß eine klassierte Fraktion verwendet wird, deren maximale Pulvergröße (=maximale Größe der Verunreinigungen) nicht größer ist als die akzeptable Fehlstellengröße. Hier wünschenswerte Pulver können < 80 um, < 60 um, < 40 um usw sein.Established processes are of limited value today when it comes to achieving high fatigue strength values, since fatigue strength is usually determined by the largest non-metallic inclusions in the material. The impurities arise from the powder production and can only be safely avoided by using a classified fraction whose maximum powder size (= maximum size of the impurities) is not larger than the acceptable defect size. Here desirable Powders can be < 80 um, < 60 um, < 40 um, etc.
Pulver zur Oberflächenbeschichtung mittels Aufschweißen oder Sprühen:Powder for surface coating by welding or spraying:
Bestimmte Pulver für diese Zwecke werden gegenwärtig mit Ausbeuten von weniger als 50% aufgrund der breiten Fraktionsverteilung bei den Herstellverfahren hergestellt. Typische Fraktionen für diese Zwecke sind: 50 bis 150 um, 20 bis 550 um, 20 bis 70 um, 34 bis 104 um, usw.Certain powders for these purposes are currently produced with yields of less than 50% due to the wide fraction distribution in the manufacturing processes. Typical fractions for these purposes are: 50 to 150 um, 20 to 550 um, 20 to 70 um, 34 to 104 um, etc.
Das Spritzgießen ist ein verhältnismäßig neues Arbeitsverfahren auf dem Gebiet der Pulvermetallurgie:Injection molding is a relatively new process in the field of powder metallurgy:
eine extrem feine Metallpulverfraktion wird mit einem Weichmacher vermischt, die Bestandteile werden dann innerhalb extrem enger Toleranzen spritzgegossen. Das Bindemittel wird dann in einem Ofen abgebrannt und der Bestandteil wird anschließend bis zu einer hohen Dichte gesintert. Typische gewünschte Pulvergrößen können sein: < 15 um, < 22 um, < 44 um, jeweils abhängig von dem verwendeten Verfahren.an extremely fine metal powder fraction is mixed with a plasticizer, the components are then injection molded to extremely tight tolerances. The binder is then burned off in a furnace and the component is subsequently sintered to a high density. Typical desired powder sizes can be: < 15 um, < 22 um, < 44 um, depending on the process used.
Herstellung von Legierungen, die ihre Eigenschaften durch extrem schnelles Kühlen erhalten:Production of alloys that obtain their properties through extremely rapid cooling:
Ein Verfahren zum Herstellen einer feinen Pulverfraktion kann im Prinzip automatisch zum Herstellen dieser Legierungen verwendet werden, da der weitaus dominierende Faktor für die Kühlrate umgekehrt proportional zur Tropfengröße ist.A process for producing a fine powder fraction can in principle be used automatically to produce these alloys, since the by far dominant factor for the cooling rate is inversely proportional to the droplet size.
Das Verfahren zum Herstellen mittels Sintern von großen Erzeugnissen in nahezu fertiger Form und Rohlingen zur weiteren Wärmebehandlung wie beispielsweise Walzen ist eine Alternative zu dem teuereren HIP-Verfahren. Die gewünschte Größe ist im wesentlichen die gleiche wie beim Spritzgießen.The process of producing by sintering large products in almost finished form and blanks for further heat treatment such as rolling is an alternative to the more expensive HIP process. The desired size is essentially the same as with injection molding.
Verfahren zum Herstellen faserverstärkter Verbundstoffe mit Metallmatrizen. Bisher ist diese Technik nicht im großen Umfang entwickelt worden, aber dort, wo erfolgreiche Versuche mittels PM ausgeführt wurden, beruhte diese Technik auf extrem feinen Pulverfraktionen.Process for producing fiber-reinforced composites with metal matrices. To date, this technique has not been developed on a large scale, but where successful trials have been carried out using PM, this technique has been based on extremely fine powder fractions.
Das erfindungsgemäße Verfahren schafft eine Lösung dieser und anderer zugehöriger Probleme und ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ströme eines Zerlegungsfluids mit beträchtlicher vertikaler Ausdehnung und horizontaler Strömungsrichtung gebildet werden durch zwei schlitzförmige Düsen oder Düsenreihen, die voneinander getrennt und auf gleicher Höhe angeordnet sind, wobei die Strahlen in einem solchen Winkel β in horizontaler Ebene zwischen den Fluidstrahlen zum Strömen gebracht werden, daß zwischen den Fluidstrahlen unmittelbar vor ihrer vertikalen Schnittlinie eine Zone gebildet wird, in der das Ansaugen eines Stromes des Umgebungsmediums durch rückwärts ausströmendes Zerlegungsfluid kompensiert wird, und daß der Abstichstrahl in dieser Zone zwischen den Fluidstrahlen abwärts fließen gelassen wird.The method according to the invention provides a solution to these and other related problems and is characterized in that two streams of a separation fluid with considerable vertical extension and horizontal flow direction are formed by two slot-shaped nozzles or rows of nozzles which are separated from each other and arranged at the same height, the jets being caused to flow at such an angle β in the horizontal plane between the fluid jets that a zone is formed between the fluid jets immediately before their vertical intersection line in which the suction of a stream of the surrounding medium is compensated by backwards flowing separation fluid, and that the tapping jet is allowed to flow downwards in this zone between the fluid jets.
Wenn beim Zerstäuben von Metall schmelzen ein oder mehrere Gas strahlen eines Zerstäubungsfluids auf einen Abstichstrahl treffen, wird auf der Oberfläche der Schmelze in der Kontaktfläche zwischen Schmelze und Gas eine Instabilität hervorgerufen, was ein Ausbreiten der Schmelze in dünne Filme bewirkt. Wenn diese Filme eine bestimmte Dicke erreichen, werden sie aufgrund der Oberflächenspannung der Schmelze in fadenartige Stücke aufgespalten. Diese fadenartigen Stücke zerreißen unter dem Einfluß der Oberflächenspannung in eine Anzahl von Stückchen, die eine Gestalt mit der geringstmöglichen Oberflächenspannung, d.h. sphärische Gestalt, annehmen.When one or more gas jets of an atomizing fluid hit a tapping jet during the atomization of metal melts, an instability is induced on the surface of the melt in the contact area between the melt and the gas, causing the melt to spread out into thin films. When these films reach a certain thickness, they are split into thread-like pieces due to the surface tension of the melt. These thread-like pieces break up under the influence of the surface tension into a number of pieces which assume a shape with the lowest possible surface tension, i.e. a spherical shape.
Diese sphärischen Tropfen erstarren aufgrund der Wärmeabstrahlung und der konvektiven Wärmeverteilung auf das Gas äußerst schnell zu Pulverpartikeln.These spherical drops solidify extremely quickly into powder particles due to the heat radiation and the convective heat distribution to the gas.
Die Größe der gebildeten Partikel wird durch eine Anzahl von Parametern beeinflußt, von denen die Oberflächenspannung der Schmelze sowie die Dichte und Geschwindigkeit des Zerstäubungsmediums die am meisten Einfluß ausübenden Parameter sind. Die Geschwindigkeit übt einen quadratisch abhängigen Einfluß aus.The size of the particles formed is influenced by a number of parameters, of which the surface tension of the melt and the density and speed of the atomizing medium are the most influential parameters. The speed has a quadratic influence.
Es ist schwierig, bei einer gegebenen Schmelze und einem gegebenen Zerstäubungsmedium die Oberflächenspannung oder Dichte zu beeinflussen, es ist daher am einfachsten, die Partikelgröße mittels der Geschwindigkeit des Zerstäubungsmediums zu beeinflussen. Bei den meisten etablierten Zerstäubungsverfahren werden daher hohe Geschwindigkeiten angestrebt mittels eines hohen Drucks des Zerstäubungsmediums und, im Fall gasförmiger Medien, mittels einer Laval-Gestaltung der Düsen.It is difficult to influence the surface tension or density for a given melt and atomizing medium, so it is easiest to influence the particle size by means of the velocity of the atomizing medium. In most established atomization processes, high velocities are therefore aimed for by means of a high pressure of the atomizing medium and, in the case of gaseous media, by means of a Laval design of the nozzles.
Die Geschwindigkeit von gasförmigen Zerstäubungsmedien nimmt allerdings hinter der Düse extrem schnell ab, so daß üblicherweise nur ein kleiner Anteil des Zerstäubungsvorgangs innerhalb des Bereichs maximaler Geschwindigkeit stattfindet.However, the speed of gaseous atomizing media decreases extremely quickly behind the nozzle, so that usually only a small part of the atomization process takes place within the range of maximum speed.
Ein größerer oder kleinerer Anteil der Schmelze wird in einem weiter weg von der Düse befindlichen Bereich in Partikel zerlegt, in dem die Geschwindigkeit beträchtlich geringer ist, in einigen Fällen sogar nur 10% der Maximalgeschwindigkeit beträgt. Dies ergibt ein Pulver mit einem breiten Streubereich zwischen den kleinsten und größten Partikeln.A larger or smaller portion of the melt is broken down into particles in an area further away from the nozzle, where the velocity is considerably lower, in some cases as low as 10% of the maximum velocity. This results in a powder with a wide range between the smallest and largest particles.
Mit einem Verfahren und einer Vorrichtung entsprechend der Erfindung können die oben erwähnten Probleme erheblich vermindert werden, da die Kontaktfläche zwischen Schmelze und Zerstäubungsmedium um ein Vielfaches vergrößert wird. Dies bewirkt, daß der Zerstäubungsvorgang innerhalb eines kurzen Bereichs hinter der Düse stattfindet, in dem die Geschwindigkeit des Zerstäubungsmediums hoch ist.With a method and a device according to the invention, the above-mentioned problems can be significantly reduced, since the contact area between the melt and the atomizing medium is increased many times over. This causes the atomizing process to take place within a short area behind the nozzle in which the speed of the atomizing medium is high.
Die Erfindung wendet ein Fließphänomen an, das auftritt, wenn zwei Gas- oder Fluidstrahlen in einem bestimmten Winkel aufeinandertreffen. Es ist bekannt, daß bei oder unmittelbar vor dem Kreuzungspunkt zweier in einem Winkel aufeinandertreffender Fluidstrahlen ein Fließphänomen auftritt, das abhängig von der Größe des Winkels den Vorgang in größerem oder kleinerem Umfang dominiert. Bei kleinen Winkeln, beispielsweise kleiner als 5º, ist die Injektorwirkung aufgrund des Unterdrucks unmittelbar vor dem Kreuzungspunkt die dominierende Eigenschaft, während bei größeren Winkeln, beispielsweise bei 120º, ein Rückwärtsfluß von Medium in Bezug auf die Hauptrichtung des Flusses der Fluidstrahlen auftritt.The invention makes use of a flow phenomenon that occurs when two gas or fluid jets meet at a certain angle. It is known that at or immediately before the intersection point of two fluid jets meeting at an angle, a flow phenomenon occurs that dominates the process to a greater or lesser extent depending on the size of the angle. At small angles, for example less than 5º, the injector effect due to the negative pressure immediately before the intersection point is the dominant property, while at larger angles, for example at 120º, a backward flow of medium occurs with respect to the main direction of flow of the fluid jets.
Erfindungsgemäß werden beide Phänomene ausgenutzt, indem der Winkel zwischen den beiden Fluidstrahlen so gewählt wird, daß ein so großer Rückwärtsfluß von Medium auftritt, daß es innerhalb einer kurzen Strecke durch die Injektorwirkung in die Fluidstrahlen zurückgezogen wird. Als Ergebnis wird vor dem Kreuzungspunkt eine Zone geschaffen, in der es keine definierte Richtung gibt, sondern lediglich zwei Wirbelströme mit einem ständigen Austausch zwischen zurückkehrendem und eingesaugtem Medium. Durch Ändern des Winkels wird die Ausdehnung dieser Zone erhöht oder erniedrigt. Der Winkel zwischen den Fluidstrahlen kann 0-60º betragen, liegt aber vorzugsweise bei 5-20º.According to the invention, both phenomena are exploited by choosing the angle between the two fluid jets so that such a large backward flow of medium occurs that it is drawn back into the fluid jets within a short distance by the injector effect. As a result, a zone is created in front of the crossing point in which there is no defined direction, but only two eddy currents with a constant exchange between returning and sucked-in medium. By changing the angle, the extent of this zone is increased or decreased. The angle between the fluid jets can be 0-60º, but is preferably 5-20º.
Erfindungsgemäß hat die Zerstäubungsdüse die Gestalt zweier horizontal gerichteter Fluidstrahlen, die parallel zueinander in der vertikalen Ebene verlaufen und eine beträchtliche vertikale Erstreckung im Vergleich zu ihrer Breite aufweisen, und die in der horizontalen Ebene einen Winkel miteinander einnehmen, so daß die oben beschriebene Zone gebildet wird. Der Abstichstrahl fließt von oben abwärts in die entlang der gesamten Höhe der Düse gebildete vertikale Zone, so daß der Strahl auf seinem Weg abwärts fortlaufend durch das entlangstreichende Zerstäubungsmedium zerlegt wird. Fluidstrahlen mit einer beträchtlichen Ausdehnung in einer Richtung können mittels schlitzförmiger Düsen oder mittels einer Anzahl von kreisförmigen Düsen, die beispielsweise dicht benachbart in einer Reihe angeordnet sind, erreicht werden. Abhängig vom vorherrschenden Druck und dem verwendeten Medium kann die Düse für die Fluidstrahlen für Unterdruck oder für überkritische Druckbedingungen (Laval-Düse) gestaltet sein. Wenn der Schmelzfluß richtig an die Kapazität der Fluiddüse angepaßt wird, tritt eine Zerstäubung entlang der gesamten Höhe der Düse auf.According to the invention, the atomizing nozzle has the shape of two horizontally directed fluid jets which run parallel to each other in the vertical plane and have a considerable vertical extension compared to their width, and which form an angle with each other in the horizontal plane so that the zone described above is formed. The tapping jet flows downwards from above into the vertical zone formed along the entire height of the nozzle, so that the jet is continuously broken down by the atomizing medium passing along it on its way downwards. Fluid jets with a considerable extension in one direction can be achieved by means of slot-shaped nozzles or by means of a number of circular nozzles which are arranged, for example, closely adjacent in a row. Depending on the prevailing pressure and the medium used, the nozzle for the fluid jets can be designed for negative pressure or for supercritical pressure conditions (Laval nozzle). When the melt flow is properly matched to the capacity of the fluid nozzle, atomization occurs along the entire height of the nozzle.
Es kann leicht festgestellt werden, ob die richtige und maximale Kapazität verwendet wird, da bei einem zu geringen Schmelzfluß die Schmelze bereits auf dem Weg abwärts entlang der Höhe der Düse endet und da bei einem zu großen Schmelzfluß die Schmelze an der Unterkante der Düse austritt, ohne zerstäubt zu werden. Der vertikale Kontaktbereich zwischen Gas und Schmelze hat geeigneterweise eine fünf- bis fünfzigfach größere Länge als der Durchmesser des Abstichstrahls, vorzugsweise eine zehn- bis dreißigfach größere Länge als dieser Durchmesser. Eine Düse mit einer Höhe von 100 mm oder mehr arbeitet sehr zuverlässig mit einer gleichförmigen Verteilung der Menge von zerstäubter Schmelze pro Höheneinheit bei einem typischen Durchmesser des Abstichstrahls, beispielsweise 6 mm.It can be easily determined whether the correct and maximum capacity is being used, since if the melt flow is too low, the melt will already end up on the way down along the height of the nozzle, and if the melt flow is too high, the melt will exit the lower edge of the nozzle without being atomized. The vertical contact area between gas and melt is suitably five to fifty times longer than the diameter of the tapping jet, preferably ten to thirty times longer than this diameter. A nozzle with a height of 100 mm or more works very reliably with a uniform distribution of the amount of atomized melt per unit height for a typical diameter of the tapping jet, for example 6 mm.
Um eine hohe Geschwindigkeit der Fluidstrahlen innerhalb des Zerstäubungsbereichs aufrechtzuerhalten, können die beschriebenen Fluiddüsen durch ein oder mehrere zusätzliche Fluiddüsenpaare ergänzt werden. Diese können beiderseits des die Schmelze enthaltenden Hauptstrahls angeordnet werden, um Geschwindigkeitsverluste zu vermindern.In order to maintain a high velocity of the fluid jets within the atomization area, the fluid nozzles described can be supplemented by one or more additional fluid nozzle pairs. These can be arranged on either side of the main jet containing the melt in order to reduce velocity losses.
Um zu verhindern, daß bei einem zu großen Schmelzfluß nicht zerstäubte Schmelze unterhalb der Fluidstrahlen austritt, kann die Düse mit einem zusätzlichen Fluidstrahl versehen werden, der einen Boden in Bezug auf die beiden beschriebenen Fluidstrahlen bildet.In order to prevent non-atomized melt from escaping below the fluid jets in the event of excessive melt flow, the nozzle can be provided with an additional fluid jet that forms a base in relation to the two fluid jets described.
Der Winkel zwischen dem Abstichstrahl und den Fluidstrahlen kann variieren. Der Fluidstrahl kann im wesentlichen horizontal verlaufen, d.h. der Winkel zwischen dem Abstichstrahl und dem Fluidstrahl beträgt 90º, er kann aber innerhalb weiter Grenzen variiert werden. Der Winkel kann 45- 135º betragen, vorzugsweise liegt er zwischen 80º und 100º.The angle between the tapping jet and the fluid jets can vary. The fluid jet can be essentially horizontal, i.e. the angle between the tapping jet and the fluid jet is 90º, but it can be varied within wide limits. The angle can be 45-135º, preferably between 80º and 100º.
Wenn die Fluidstrahlen eine von der Horizontalen abweichende Ausflußrichtung aufweisen, ändert sich der Winkel der vorstehend beschriebenen vertikalen Zone gleichfalls entsprechend, so daß diese Zone und der Abstichstrahl nicht mehr parallel sind. Dieser Effekt kann ausgenutzt werden, wenn es wünschenswert ist, daß der Fluidstrahl auf seinem Weg abwärts in der Zone weiter oder nicht so weit in die Fluidstrahlen einschneidet. Wenn die Fluidstrahlen in Bezug auf die horizontale Ebene aufwärts gerichtet sind, ist der Abstichstrahl im unteren Teil des Zerstäubungsbereichs weiter entfernt vom Kreuzungspunkt der Fluidstrahlen. Wenn die Fluidstrahlen in Bezug auf die horizontale Ebene abwärts gerichtet sind, tritt das Gegenteil ein, d.h. der Abstichstrahl im unteren Teil des Zerstäubungsbereich bewegt sich dichter an den Kreuzungspunkt heran.If the fluid jets have an outflow direction that deviates from the horizontal, the angle of the vertical zone described above also changes accordingly, so that this zone and the tapping jet are no longer parallel. This effect can be exploited if it is desirable for the fluid jet to cut further or not as far into the fluid jets on its way down the zone. If the fluid jets are directed upwards with respect to the horizontal plane, the tapping jet in the lower part of the atomization area is further away from the intersection point of the fluid jets. If the fluid jets are directed downwards with respect to the horizontal plane, the opposite occurs, i.e. the tapping jet in the lower part of the atomization area moves closer to the intersection point.
Durch Anwenden dieses Effekts ist es möglich, durch Ändern des Winkels der Fluidstrahlen in Bezug auf die horizontale Ebene, die pro Höheneinheit der Fluidstrahlen zerstäubte Flüssigkeitsmenge einzustellen.By applying this effect, it is possible to adjust the amount of liquid atomized per unit height of the fluid jets by changing the angle of the fluid jets with respect to the horizontal plane.
Ein anderes Verfahren zum Erzielen dieser Steuerung besteht darin, eine Anzahl von kleineren Düsen zwischen die Fluiddüsen einzusetzen, wobei diese kleineren Düsen vertikal verteilt sind und in der gleichen Richtung wie die Fluiddüsen wirken, aber individuell gesteuerte und auf den Abstichstrahl gerichtete Flüsse aufweisen. Die Anzahl dieser Düsen ist vorzugsweise so gewählt, daß sie die gleiche Höhe wie die Fluidstrahlen haben, wenn sie übereinander angeordnet werden.Another method of achieving this control is to insert a number of smaller nozzles between the fluid nozzles, these smaller nozzles being vertically distributed and acting in the same direction as the fluid nozzles, but having individually controlled flows directed towards the tapping jet. The number of these nozzles is preferably chosen so that they have the same height as the fluid jets when placed one above the other.
Indem man es dem Abstichstrahl ermöglicht, soweit wie möglich entfernt vom Kreuzungspunkt der Fluidstrahlen auf die oben beschriebenen Zonen zu treffen und/oder indem man den Horizontalwinkel zwischen den Fluidstrahlen so wählt, daß eine stärkere Tendenz zum Rückfluß erreicht wird, kann der Punkt, an dem der Abstichstrahl auf die Fluidstrahlen trifft, entlang des Zerstäubungsbereichs durch Einstellen der Flüsse in den verschiedenen kleineren Düsen gesteuert werden. Wenn ein Fluidstrahl aus den kleineren Düsen auf den Abstichstrahl trifft, wird der Abstichstrahl auf den Kreuzungspunkt der Fluidstrahlen zu abgelenkt.By allowing the tapping jet to strike the zones described above as far away as possible from the intersection of the fluid jets and/or by choosing the horizontal angle between the fluid jets to achieve a stronger tendency towards backflow, the point at which the tapping jet strikes the fluid jets can be controlled along the atomization area by adjusting the flows in the various smaller nozzles. When a fluid jet from the smaller nozzles strikes the tapping jet, the tapping jet is deflected towards the intersection of the fluid jets.
Ein drittes Verfahren zum Erhalten dieser Steuerungsmöglichkeiten besteht darin, die Fluidstrahldüsen mit einem Winkel zueinander in der vertikalen Ebene auszurichten, die Fluiddüsen sind dann nicht mehr parallel. Das Ändern dieses Winkels bewirkt, daß der Abstand zwischen Düse und Kreuzungspunkt entlang der Höhe des Zerstäubungsbereichs variiert. Abhängig davon, ob der Winkel so gewählt wird, daß der Abstand zwischen den Düsen an der Ober- oder an der Unterkante am größten ist, wird die beschriebene Zone von der Mittellinie des Abstichstrahls weg oder auf diese zu geneigt. Diese Möglichkeit der Steuerung der Neigung der Zone eröffnet den oben beschriebenen Effekt, den Abstichstrahl weiter oder nicht so weit in die Fluidstrahlen einschneiden zu lassen.A third method of obtaining these control options is to align the fluid jet nozzles at an angle to each other in the vertical plane, the fluid nozzles are then no longer parallel. Changing this angle causes the distance between the nozzle and the intersection point to vary along the height of the atomization area. Depending on whether the angle is chosen so that the distance between the nozzles is greatest at the top or bottom edge, the zone described is The center line of the tapping jet is inclined away from or towards it. This possibility of controlling the inclination of the zone enables the effect described above of allowing the tapping jet to cut further or not so far into the fluid jets.
Die Düsen für die Zerstäubungsmedien oder -fluide können bewegbar und in der horizontalen Ebene einstellbar sein, um das Einstellen des Auftreffpunkts von Abstichstrahl und Fluidstrahlen zu erleichtern. Die gesamte Düsenanordnung muß dann eingestellt werden, um den korrekten Auftreffpunkt zu erzielen. Die gesamte Düsenanordnung muß dann einstellbar sein, um den korrekten Auftreffpunkt zu erzielen.The nozzles for the atomizing media or fluids may be movable and adjustable in the horizontal plane to facilitate the adjustment of the point of impact of the tapping jet and fluid jets. The entire nozzle arrangement must then be adjusted to achieve the correct point of impact. The entire nozzle arrangement must then be adjustable to achieve the correct point of impact.
Ein anderer Weg zum Erzielen des gewünschten Auftreffpunkts besteht darin, kleine Zusatzdüsen über den Fluiddüsen anzuordnen, die im wesentlichen horizontal ausgerichtet sind und deren Ausstrom auf den Abstichstrahl gerichtet ist. Durch Umgeben des Abstichstrahls mit einer Mehrzahl dieser Zusatzdüsen, die aus unterschiedlichen Richtungen arbeiten und die individuell einstellbare Flüsse aufweisen, kann die Vertikalrichtung des Abstichstrahls beeinflußt und so der gewünschte Auftreffpunkt erreicht werden.Another way to achieve the desired impact point is to arrange small additional nozzles above the fluid nozzles, which are aligned essentially horizontally and whose outflow is directed towards the tapping jet. By surrounding the tapping jet with a plurality of these additional nozzles, which operate from different directions and have individually adjustable flows, the vertical direction of the tapping jet can be influenced and the desired impact point can thus be achieved.
Mit dem oben beschriebenen Verfahren können kleine Partikel mit sehr geringer Größenvariation hergestellt werden.Using the process described above, small particles with very little size variation can be produced.
Erfindungsgemäß kann eine zusätzliche Verbesserung des Zerstäubungsvorgangs erreicht werden durch Einsetzen von Führungen auf jeder Seite des Strahls hinter dem Auftreffpunkt, wo die Fluidstrahlen zu einem die Schmelze enthaltenden Strahl zusammenlaufen. Die Höhe der Führungen entspricht der Höhe des Strahls oder ist größer als diese. Die Führungen sind so angeordnet, daß sie die seitliche Ausdehnung des Strahls und somit auch den Geschwindigkeitsverlust in dem Fluidstrahl vermindern.According to the invention, an additional improvement in the atomization process can be achieved by inserting guides on each side of the jet behind the point of impact where the fluid jets converge to form a jet containing the melt. The height of the guides corresponds to or is greater than the height of the jet. The guides are arranged in such a way that they reduce the lateral expansion of the jet and thus also the loss of speed in the fluid jet.
Die Führungen können an der rückwärtigen Kante geriffelt oder anderweitig so gestaltet sein, daß der Strahl entlang der Höhe abwechselnd auf die Mittellinie zu und geradeaus gerichtet wird.The guides may be serrated on the rear edge or otherwise designed to direct the beam alternately toward the centerline and straight ahead along the height.
Bei einem solchen Verfahren ist die Führung auf der gegenüberliegende Seite vorzugsweise so gestaltet, daß die Steuerung des Strahls phasenverschoben wird. Als Ergebnis davon ist der Fluidstrahl im Querschnitt entlang seiner Höhe wellenförmig. Der Schmelzfilm in dem Strahl wird durch dessen abwechselnde seitliche Ablenkung beeinflußt, teils durch die Vergrößerung der Kontaktfläche mit dem Gas und teils durch die Vergrößerung der Turbulenzen in der Kontaktfläche. Beide Effekte fördern den Zerstäubungsvorgang.In such a process, the guide on the opposite side is preferably designed so that the control of the jet is phase-shifted. As a result, the fluid jet is wave-shaped in cross-section along its height. The melt film in the jet is influenced by its alternating lateral deflection, partly by increasing the contact area with the gas and partly by increasing the turbulence in the contact area. Both effects promote the atomization process.
Die wechselnde Wirkung der die Schmelze enthaltenden Fluidstrahlen kann auch erreicht werden, indem man eine Anzahl kleinerer Fluidstrahlen in geeignet beabstandeten und in einem geeigneten Abstand hinter dem Kreuzungspunkt der Fluidstrahlen befindlichen Reihen auf jeder Seite des Fluidstrahls anordnet, die so gerichtet sind, daß sie vorzugsweise senkrecht von der Seite auf den Fluidstrahl treffen. Die auf jeder Seite angeordneten, kleineren Düsen sind mit einem solchen Abstand zueinander angeordnet, daß die gewünschte wechselnde Wirkung der Fluidstrahlen erreicht wird.The alternating effect of the fluid jets containing the melt can also be achieved by arranging a number of smaller fluid jets in suitably spaced rows on each side of the fluid jet, located at a suitable distance behind the intersection point of the fluid jets, which are directed so that they strike the fluid jet preferably perpendicularly from the side. The smaller nozzles arranged on each side are arranged at such a distance from one another that the desired alternating effect of the fluid jets is achieved.
Die Erfindung betrifft gleichfalls eine Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens. Die diese Vorrichtung charakterisierenden Merkmale sind in Anspruch 8 definiert. Die abhängigen Ansprüche 9 bis 11 beschreiben weitere vorteilhafte Merkmale.The invention also relates to a device for carrying out the method. The features characterizing this device are defined in claim 8. The dependent claims 9 to 11 describe further advantageous features.
Die Zerstäubungsanlage weist ein geschlossenes System auf, das vorzugsweise unter einembestimmten Überdruck, beispielsweise 500 mm Wassersäule, gehalten wird, so daß Luftzutritt verhindert wird. Das System weist eine vorzugsweise horizontale zylindrische Kammer auf. Am Ende der Kammer ist eine Kokille oder ein Abstichgefäß angeordnet. Aus dieser Kokille läuft geschmolzenes Metall über einen Abstichstein abwärts in die Kammer. Eine Zerstäubungsdüse, die so gestaltet ist, daß sie zwei horizontale, in der vertikalen Ebene parallel verlaufende Fluidstrahlen bildet, die eine beträchtliche vertikale Erstreckung im Vergleich zu ihrer Breite aufweisen und die in der horizontalen Ebene einen Winkel miteinander einschließen, so daß unmittelbar vor dem Kreuzungspunkt der Strahlen eine neutrale Zone gebildet wird, ist in der Kammer so angeordnet, daß der Abstichstrahl auf diese Zone auftrifft. Die beim Zerstäuben hergestellten Partikel werden in den Gasstrom gesaugt und auf das andere Ende der Kammer zu gezogen, bevor sie dieses Kammerende erreichen, erstarren sie durch Wärmeabstrahlung und konvektive Wärmeverteilung an das Gas zu Pulver. Die Kammer ist vorzugsweise in dem Endstück, auf das die Gas- /Pulvermischung zufließt, mit einer Austrittsöffnung versehen.The atomization system has a closed system, which preferably operates under a certain overpressure, for example 500 mm water column, so that access to air is prevented. The system comprises a preferably horizontal cylindrical chamber. At the end of the chamber there is a mold or tapping vessel. From this mold, molten metal flows downwards into the chamber via a tapping stone. An atomizing nozzle designed to form two horizontal fluid jets which run parallel in the vertical plane and have a considerable vertical extent compared to their width and which enclose an angle with one another in the horizontal plane so that a neutral zone is formed immediately in front of the intersection point of the jets is arranged in the chamber so that the tapping jet impinges on this zone. The particles produced during atomization are sucked into the gas stream and drawn towards the other end of the chamber; before they reach this end of the chamber they solidify into powder by heat radiation and convective heat distribution to the gas. The chamber is preferably provided with an outlet opening in the end piece towards which the gas/powder mixture flows.
Die Zerstäubungsdüse kann asymmetrisch unterhalb der Mittellinie der Kammer angeordnet sein, damit das gesamte Pulver das Gas durch die Austrittsöffnung begleitet und nicht aufgrund der starken vorherrschenden Turbulenz am Boden der Kammer abgelagert wird. Es wird dann ein Effekt ähnlich dem in Fluidisierern erreicht, d.h. das Gas aus der Zerstäubungsdüse wird abgelenkt und zum Boden gezogen und verhindert so, daß sich dort Pulveransammelt. Stattdessen wird das Pulver zur Austrittsöffnung transportiert. Durch Anordnen einer Anzahl von Gasdüsen im Boden oder den Seiten der Zerstäubungskammer, die zusammen einen Gasvorhang bilden, kann dieser Ablenkungseffekt verbessert werden. Diese Gasvorhangdüsen sollten am Innenumfang der Kammer in zwei axialen Reihen angeordnet werden, eine Reihe auf jeder Seite der vertikalen Symmetrieebene der Kammer, sie sollten in einer Höhe über dem Boden angeordnet werden, die einem Tangentialwinkel am Umfang entspricht, der gleich oder größer als der Fallwinkel des Pulvers ist. Der Auslaß der Gasvorhangdüsen ist so gestaltet, daß parallel zur Kammerwand ein vorhangartiger Gasstrahl gebildet wird mit einer solchen Winkelerstreckung, daß ein Bereich der Kammerwand bedeckt ist, der begrenzt ist durch die Richtung tangential abwärts entlang der Kammerwand und die Richtung beispielsweise 30º unterhalb der Horizontalebene.The atomising nozzle may be arranged asymmetrically below the centre line of the chamber so that all the powder accompanies the gas through the exit opening and is not deposited at the bottom of the chamber due to the strong prevailing turbulence. An effect similar to that in fluidisers is then achieved, i.e. the gas from the atomising nozzle is deflected and drawn to the bottom, thus preventing powder from accumulating there. Instead the powder is transported to the exit opening. By arranging a number of gas nozzles in the bottom or sides of the atomising chamber, which together form a gas curtain, this deflection effect can be improved. These gas curtain nozzles should be arranged on the inner circumference of the chamber in two axial rows, one row on each side of the vertical plane of symmetry of the chamber, they should be placed at a height above the floor corresponding to a tangential angle at the circumference equal to or greater than the angle of fall of the powder. The outlet of the gas curtain nozzles is designed so that a curtain-like gas jet is formed parallel to the chamber wall with an angular extension such that an area of the chamber wall is covered which is limited by the direction tangentially downwards along the chamber wall and the direction, for example, 30º below the horizontal plane.
Geeignetes Beabstanden der Vorhangdüsen mit einer bestimmten Überlappung erzeugt einen Gasvorhang entlang des gesamten Bodens, der zur Austrittsöffnung hin zusammenläuft. Die Austrittsöffnung der Kammer ist mittels Röhren mit einem Zyklonenabscheider verbunden, in dem Pulver und Gas getrennt werden. Nach der Trennung kann das Gas über einen Gaskühler einem Kompressor zugeführt werden, um wieder zu den Zerstäubungsdüsen rückgeführt zu werden. Das System umfaßt andere erforderliche Ventile, eine Kühlausrüstung und Steuereinrichtungen zum Einstellen des Gasdrucks, der Temperatur, der verschiedenen Fluidflüsse usw.Appropriate spacing of the curtain nozzles with a certain overlap creates a gas curtain along the entire floor, which converges towards the exit opening. The exit opening of the chamber is connected by pipes to a cyclone separator where powder and gas are separated. After separation, the gas can be fed to a compressor via a gas cooler to be returned to the atomizing nozzles. The system includes other necessary valves, cooling equipment and controls for adjusting the gas pressure, temperature, various fluid flows, etc.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung ermöglichen es gleichfalls, eine Sprühablagerung durchzuführen. Das Gas-Partikelgemisch wird gegen eine Matrix oder gegen einen Startrohling gesprüht, bevor die Partikel erstarrt sind, so daß ein Rohling der betreffenden Legierung aufgebaut werden kann. Die Rohlinge können auf stationären oder bewegbaren Matrizen aufgebaut werden. Nicht auf den Rohling treffende Partikel bilden Pulver und werden auf die gleiche Weise behandelt, wie vorstehend für Pulver beschrieben.The method and device according to the invention also make it possible to carry out spray deposition. The gas-particle mixture is sprayed against a matrix or against a starting blank before the particles have solidified, so that a blank of the alloy in question can be built up. The blanks can be built up on stationary or movable matrices. Particles that do not hit the blank form powder and are treated in the same way as described above for powder.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen beschrieben.An embodiment of the invention is described in the accompanying drawings.
Fig. 1 zeigt die gesamte Anordnung,Fig. 1 shows the entire arrangement,
Fig. 2a zeigt den Fließvorgang von der Seite gesehen,Fig. 2a shows the flow process seen from the side,
Fig. 2b zeigt den gleichen Vorgang von oben gesehen,Fig. 2b shows the same process seen from above,
Fig. 2c zeigt eine Abänderung des Winkels zwischen den Schlitzen,Fig. 2c shows a modification of the angle between the slots,
Fig. 2d zeigt das gleiche mit zwei Düsen,Fig. 2d shows the same with two nozzles,
Fig. 3a zeigt eine Einrichtung mit Zusatzdüsen,Fig. 3a shows a device with additional nozzles,
Fig. 3b zeigt die gleiche Einrichtung von oben,Fig. 3b shows the same device from above,
Fig. 3c zeigt eine Ansicht von vorne mit Zusatzdüsen,Fig. 3c shows a front view with additional nozzles,
Fig. 4a und 4b zeigen eine Einrichtung mit Führungen, jeweils von der Seite und von oben gesehen,Fig. 4a and 4b show a device with guides, seen from the side and from above,
Fig. 4c zeigt eine Abänderung der Führung,Fig. 4c shows a modification of the guide,
Fig. 5 zeigt eine Einrichtung mit einer Anzahl von kleineren Fluiddüsen,Fig. 5 shows a device with a number of smaller fluid nozzles,
Fig. 6a zeigt eine Zerstäubungseinrichtung mit einer Anzahl von geneigten Düsen,Fig. 6a shows an atomizing device with a number of inclined nozzles,
Fig. 6b zeigt die gleiche Einrichtung von einem Ende her gesehen,Fig. 6b shows the same device seen from one end,
Fig. 7 zeigt eine Einrichtung mit Sprühablagerung.Fig. 7 shows a device with spray deposition.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Einrichtung mit einer Zerstäubungskammer 1, die Teil eines geschlossenen Systems bildet, das vorzugsweise bei einem bestimmten Überdruck, beispielsweise 500 mm Wassersäule, gehalten wird, um Luftzutritt zu verhindern. An einem Ende der Kammer 1 ist eine Kokille oder ein Abstichgefäß 2 angeordnet. Die Kammer ist vorzugsweise horizontal und geschmolzenes Metall läuft von der Kokille 2 über einen Abstichstein abwärts in die Kammer 1. Eine Zerstäubungsdüse (3 in Fig. 2a) ist so gestaltet, daß sie zwei horizontale, in der vertikalen Ebene parallel zueinander verlaufende Fluidstrahlen bildet, die eine beträchtliche vertikale Erstreckung im Vergleich zu ihrer Breite aufweisen und in der Horizontalebene einen Winkel miteinander einnehmen, so daß unmittelbar vor dem Kreuzungspunkt der Strahlen eine neutrale Zone gebildet wird. Diese ist in der Kammer 1 so angeordnet, daß der Abstichstrahl 4 auf diesen Punkt trifft. Durch diese Zerstäubung werden Partikel erzeugt und mit dem Gasstrahl auf das andere Ende der Kammer zu gesaugt, wo sie, bevor sie auf die Endwand der Kammer treffen, durch Strahlung und Konvektion zu Pulver erstarren. Die Austrittsöffnung der Kammer 1 in der Endwand 5 ist mit einem Zyklonenabscheider 6 verbunden, in dem Gas und Pulver getrennt werden. Nach der Trennung fließt das Gas über einen Gaskühler 8 zu einem Kompressor 7, um zu der Zerstäubungsdüse 3 rückgeführt zu werden.Fig. 1 shows an apparatus according to the invention with an atomizing chamber 1 which forms part of a closed system which is preferably maintained at a certain overpressure, for example 500 mm water column, in order to prevent air from entering. At one end of the chamber 1 a mold or tapping vessel 2 is arranged. The chamber is preferably horizontal and molten metal runs from the mold 2 down into the chamber 1 via a tapping stone. An atomizing nozzle (3 in Fig. 2a) is designed to form two horizontal fluid jets which run parallel to one another in the vertical plane and have a considerable vertical extension compared to their width and form an angle with one another in the horizontal plane so that a neutral zone is formed immediately in front of the intersection point of the jets. This is arranged in the chamber 1 so that the tapping jet 4 hits this point. This atomization produces particles which are sucked with the gas jet to the other end of the chamber where they solidify into powder by radiation and convection before hitting the end wall of the chamber. The outlet opening of the chamber 1 in the end wall 5 is connected to a cyclone separator 6 in which gas and powder are separated. After separation, the gas flows via a gas cooler 8 to a compressor 7 to be returned to the atomizing nozzle 3.
Die Figuren 2a und 2b zeigen eine Zerstäubungsdüse in Form zweier horizontal gerichteter Fluidstrahlen 9, 10, die parallel in der Vertikalebene verlaufen und eine beträchtliche vertikale Erstreckung im Vergleich zu ihrer Breite aufweisen. Der Winkel β zwischen den Fluidstrahlen hat einen solchen Wert, daß eine Zone 11 gebildet wird, in der das Einfließen des Umgebungsmediums im wesentlichen durch den Rückwärtsausfluß des Fluids kompensiert wird. Der Abstichstrahl 12 wird durch diese Zone 11 fließen gelassen. Der Winkel (G) zwischen dem Abstichstrahl und den Fluidstrahlen kann variieren. Der Fluidstrahl kann im wesentlichen horizontal sein, d.h. beträgt 90º, der Winkel kann aber zwischen 45º und 135º variieren, vorzugsweise liegt er zwischen 80º und 100º.Figures 2a and 2b show an atomizing nozzle in the form of two horizontally directed fluid jets 9, 10 which run parallel in the vertical plane and have a considerable vertical extension compared to their width. The angle β between the fluid jets has a value such that a zone 11 is formed in which the inflow of the surrounding medium is substantially compensated by the backward outflow of the fluid. The tapping jet 12 is allowed to flow through this zone 11. The angle (G) between the tapping jet and the fluid jets can vary. The fluid jet can be substantially horizontal, i.e. 90º, but the angle can vary between 45º and 135º, preferably it is between 80º and 100º.
Der vertikale Kontaktbereich zwischen Gas und Schmelze hat geeigneterweise eine dem 5 bis 50fachen Durchmesser des Abstichstrahls 12 entsprechende Länge, vorzugsweise liegt diese Länge zwischen dem 10- und 30fachen des Durchmessers.The vertical contact area between gas and melt has a length that is suitably 5 to 50 times the diameter of the tapping jet 12, preferably this length is between 10 and 30 times the diameter.
Die schlitzförmigen Düsen 3 können einen Winkel von 0º einschließen, d.h. sie können parallel sein, oder sie können einen spitzen Winkel (α) von weniger als 45º einschließen. Dies ist in den Figuren 2c und 2d illustriert, die aus schlitzförmigen Düsen bzw. einzelnen Düsen gebildete Ausflußdüsen zeigen. Das Verändern dieses Winkels ermöglicht das Einstellen der Neigung der Zone, so daß der Abstichstrahl tiefer oder nicht so tief in den Kreuzungspunkt der Fluidstrahlen einschneidet.The slot-shaped nozzles 3 can form an angle of 0º, ie they can be parallel, or they can form an acute angle (α) of less than 45º. This is illustrated in Figures 2c and 2d, which show discharge nozzles formed from slot-shaped nozzles and individual nozzles respectively. Changing this angle enables adjusting the inclination of the zone so that the tapping jet cuts deeper or not as deeply into the intersection point of the fluid jets.
Die pro Höheneinheit der Fluidstrahlen zerstäubte Flüssigkeitsmenge kann durch Winkeländerungen dieser Art gesteuert werden.The amount of liquid atomized per unit height of the fluid jets can be controlled by angle changes of this kind.
Eine andere Einrichtung und ein Verfahren mit dieser Steuerungsmöglichkeit weist eine Anzahl von vertikal verteilten kleineren Düsen 13 zwischen den Fluiddüsen auf, wobei diese kleineren Düsen in die gleiche Richtung wie die Fluiddüsen gerichtet sind, aber individuell steuerbare und auf den Abstichstrahl gerichtete Flüsse aufweisen. Ihre Gesamthöhe kann im wesentlichen der der Schlitzdüsen entsprechen. Dies ist besonders klar in Fig. 3c dargestellt.Another device and method with this control possibility has a number of vertically distributed smaller nozzles 13 between the fluid nozzles, these smaller nozzles being directed in the same direction as the fluid nozzles, but having individually controllable flows directed towards the tapping jet. Their total height can be substantially the same as that of the slot nozzles. This is particularly clearly shown in Fig. 3c.
Eine weitere Verbesserung des Zerstäubungsvorgangs kann, wie oben schon beschrieben, erreicht werden, indem Führungen 14 (siehe Fig. 4a und 4b) hinter dem Auftreffpunkt 11 eingesetzt werden. Diese werden auf jeder Seite des Strahls angeordnet, haben die gleiche oder eine geringfügig größere Höhe als die des Strahls und sind so angeordnet, daß sie die Querausdehnung des Strahls vermindern, wie in Fig. 4b gezeigt.A further improvement in the atomization process can be achieved, as already described above, by using guides 14 (see Fig. 4a and 4b) behind the point of impact 11. These are arranged on each side of the jet, have the same or a slightly greater height than that of the jet and are arranged so as to reduce the transverse expansion of the jet, as shown in Fig. 4b.
Die Führungen können an der rückwärtigen Kante geriffelt sein (siehe Fig. 4c) oder auf andere Weise so gestaltet sein, daß der Strahl entlang der Höhe abwechselnd auf die Mitte und geradeaus (15) gerichtet wird. Die daraus resultierende Wirkung ist weiter oben detailliert beschrieben.The guides may be serrated on the rear edge (see Fig. 4c) or otherwise designed so that the beam is directed along the height alternately towards the centre and straight ahead (15). The resulting effect is described in detail above.
Fig. 5 zeigt eine Anzahl von Fluidstrahlen 16, die auf jeder Seite des Fluidstrahls in einem geeigneten Abstand angeordnet sind und diesen abwechselnd beeinflussen.Fig. 5 shows a number of fluid jets 16, which are arranged on each side of the fluid jet at a suitable distance and influence it alternately.
Die Zerstäubungsdüse kann asymmetrisch (16) unterhalb der Mittellinie der Kammer 18 angeordnet werden, damit das Pulver das Gas durch die Austrittsöffnung begleitet und sich nicht aufgrund der starken vorherrschenden Turbulenz (siehe Fig. 6a und 6b) am Boden der Kammer ablagert. Wie oben beschrieben, wird das Gas aus der Düse dann abgelenkt und zum Boden gezogen, so daß es ein Ansammeln des Pulvers dort verhindert. Die Wirkung kann verbessert werden durch Anordnen einer Anzahl von Gasdüsen 17 im Boden der Kammer, die einen Gasvorhang bilden. Vergleiche hierzu auch die betreffende Beschreibung weiter oben.The atomizing nozzle can be arranged asymmetrically (16) below the center line of the chamber 18 so that the powder accompanies the gas through the outlet opening and does not settle on the bottom of the chamber due to the strong prevailing turbulence (see Fig. 6a and 6b). As described above, the gas from the nozzle is then deflected and drawn to the bottom, preventing the powder from accumulating there. The effect can be improved by arranging a number of gas nozzles 17 in the bottom of the chamber, which form a gas curtain. See also the relevant description above.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Anordnung ermöglicht gleichfalls eine Sprühablagerung. Dies bedeutet, daß das Gas-Partikelgemisch gegen eine Matrix 19 (Fig. 7) oder gegen einen Startrohling gesprüht wird, bevor die Partikel erstarrt sind, so daß ein Rohling der betreffenden Legierung aufgebaut wird. Nicht an der Matrix anhaftendes Pulver kann gesammelt und für andere Zwecke verwendet werden, wie beispielsweise oben beschrieben.The method and arrangement according to the invention also enables spray deposition. This means that the gas-particle mixture is sprayed against a matrix 19 (Fig. 7) or against a starting blank before the particles have solidified, so that a blank of the alloy in question is built up. Powder not adhering to the matrix can be collected and used for other purposes, for example as described above.
Die oben beschriebenen Einrichtungen und Verfahren können in vielfältiger Weise innerhalb des Schutzbereichs der Ansprüche variiert werden.The devices and methods described above can be varied in many ways within the scope of the claims.
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